粉质黏土劈裂注浆试验研究及应用

2020-05-25魏大伟

四川水泥 2020年4期

魏大伟

（甘肃省建筑设计研究院，甘肃兰州 730030）

0 引言

随着我国经济的飞速发展，基础建设的规模日益扩大。在西北地区，由于地质条件的复杂性，在进行工程建设的过程中易遇到各类地基问题。注浆作为地基处理的关键技术之一，具有较强的工程实践性，广泛应用于各类地基处理和岩土体的加固中。

注浆按照注浆压力的不同可分为渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。考虑到粉质粘土颗粒较小，密实度高等特性，采用注浆法进行地基处理时浆液不易形成有效的渗透扩散，因此宜采用劈裂注浆的方式进行地基处理。劈裂注浆[1]是浆液以劈裂的方式作用于土体，浆液在进入土体中后，首先对土体进行挤密和填充，当注浆压力超过一定值后，浆液会以水力劈裂的方式，沿土体最小主应力面扩散，在注浆孔周围形成注浆桩体和网状浆脉，达到挤密和加固土体，提高地基承载力的目的[2-3]。

本文从设计和探究的角度出发，通过在实际工程场地附近进行现场注浆试验，对试验过程中注浆参数得变化进行时程分析，以得到适用于粉质粘土层劈裂注浆参数，并进行实际工程应用，从注浆后地基承载力变化的角度评价注浆效果，为今后注浆法在实际工程中的应用提供参考。

1 现场注浆试验

现场注浆试验采用机械成孔，孔径为50mm，注浆深度为2m，注浆孔间距为1.5m，排距为1m，呈梅花状交错布置，为形成有效的水力劈裂效果及保证结石体强度，浆液采用水灰比为0.8 的普通水泥浆液。试验过程中注浆压力的变化情况是得到土体是否出现劈裂的关键参数。为准确记录试验过程中各项注浆参数变化，现场采用摄像机记录的方式全程记录。

将4 组试验过程中注浆压力P 随时间t 的变化情况绘制成P-t 曲线，如图1 所示。

图1 注浆压力p 随时间t 变化图

由图1 可以看出，1、3 号注浆孔注浆压力在0～40s 时上升较快，持续至40s之后注浆压力在0.12Mpa～0.33Mpa 之间波动，压力变化较为平缓，分析认为，在1、3 号注浆孔周围土质均匀，土体内部无较大缺陷，此时浆液主要以挤密的方式作用于土体。

对于4 号注浆孔，在注浆持续至70s 时，注浆压力达到峰值为0.5Mpa，之后压力迅速下降，注浆孔周围出现大范围冒浆，注浆结束。分析认为土体虽然出现劈裂，但注浆压力迅速下降不能持续，说明土体劈裂不完全。

对2 号注浆孔，由p-t 曲线分析可知，在0～30s 时注浆压力迅速上升，之后出现小范围剧烈波动，持续至110s 时，压力达到峰值为0.4Mpa，在注浆持续至160s时，注浆压力下降至0.1Mpa，注浆孔周围出现冒浆时停止注浆。

分析认为，浆液进入土体中后首先以挤密和填充方式作用于土体，压力出现小范围剧烈波动，可以推断是浆液进入土体后，土体裂纹尖端出现了能量的聚集与释放，在压力达到峰值后土体出现劈裂，随着注浆的持续进行，浆液沿着劈裂缝扩展，之后压力出现骤减，说明在裂缝尖端所具有的能量已不能使裂缝继续扩展，此时浆液主要以巩固裂缝和挤密土体作用为主，直至注浆孔出现冒浆时注浆结束。说明可以此注浆参数为参考进行实际工程。

2 工程案例分析

某办公楼为异地重建项目，依据该场地地质勘察报告及现场取样分析，该场地土体内部缺陷较大，地基承载力达不到设计要求，因此需要对该建设区域进行地基处理。结合该建设区域地质条件，考虑到尽量减小对周围建筑物的扰动，且施工简单、造价合理等因素，拟采用注浆法进行地基处理。

依据现场地质勘察报告，此次地基处理深度为3.5m，因此注浆深度为4m，依据《建筑地基处理规范》JGJ79-2012 规定[5]，注浆孔呈梅花状布置，间距控制在0.8m～1m 之间，水泥浆液采用普通硅酸盐水泥和水按照0.8：1 的比例拌合而成，注浆压力须大于0.4Mpa。主要工艺流程为：测放孔位→钻孔→制备浆液→注浆→冲洗管路→封孔。

依据《建筑地基检测技术规范》（JGJ340-2015）规定[6]，采用浅层平板载荷试验对注浆后的地基承载力进行测试。通过统计观测得到的数据，绘制荷载-沉降（p-s）曲线来确定地基承载力。施工结束后，在地基处理区域选取3 个试验点进行浅层平板载荷试验测试，以现场实时记录的数据，对3 个试验点绘制p-s 曲线，如图4 所示。

图2 荷载-沉降（p-s）曲线

由图2 可以看出，对于试验点S1、S2 和S3，最大加载量为440kpa，稳定后最大沉降量分别为4.24mm、3.89mm 和6.69mm，p-s 曲线均呈平缓变化，当加载至220kpa 时得到沉降量分别为1.62mm、1.87mm 和2.75mm，s/d 分别为0.003、0.003和0.005，均小于0.01。依据《建筑地基检测技术规范》（JGJ340-2015）的规定，地基承载力特征值不大于最大试验荷载的一半，取地基承载力特征值为220kpa，达到设计要求。

通过对上述3 个试验点浅层平板载荷试验数据分析，可以得到在对土体进行劈裂注浆后，可以有效填充了土体内部缺陷，浆液在土体中形成的桩体和浆脉，以挤密和骨架作用加固地基，提高地基承载力。